变压器原理课件.ppt

变压器原理 教师 莫书强 平媒股份五矿职教中心 大功率高压配电变压器 试验 仪器常用变压器 概念变压器是通过电磁感应原理制成的静止的电气设备 能将一种等级 电流 电压 相数 的交流电 变成同频率的另一种等级或几种等级的交流电 区别以下概念变压器 发电机 电动机 电动机应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械 用于实现电能向机械能的转换 运行时从电力系统吸收电功率 向机械系统输出机械功率 发电机是应用电磁感应原理将其它形式的能量转化成电能的机械设备 变压器的分类按用途 电力变压器特种变压器 按绕组形式 线圈数目 分 双绕组变压器 在铁芯中有两个绕组 一个为初级绕组 一个为次级绕组自耦变压器 初级 次级绕组合为一个三绕组变压器 三个绕组连接三种不同电压的线路多绕组变压器 如分裂变压器 按相数 单相变压器三相变压器 按冷却方式 油浸式变压器铁芯和绕组都一起浸入灌满了变压器油的油箱中 可以加强绝缘和改善冷却散热条件 大容量 干冷式变压器充气式变压器 按调压方式 有载调压变压器无载调压变压器 有载调压变压器 无载调压变压器 变压器的结构 1芯体2油箱3冷却装置4保护装置出线装置 油浸式电力变压器 芯体 包括铁芯 绕组 绝缘 引线 分接开关等部件 油箱 冷却装置 包括散热器或冷却器 包括油箱本体 箱盖 箱壁 箱底等 及其附件 放油阀门 油样阀门 小车 接地螺栓 铭牌 保护装置 包括油枕 油表 防爆管 呼吸器 测温元件 净油器 继电器 包括高 中 低压套管等 出线装置 主要部件的功能 铁芯由芯铁柱和磁轭组成 是变压器的磁路部分 通常用0 35mm厚 表面涂有绝缘漆的硅钢片组成 铁芯的结构分为心式和壳式两种 心式 结构简单工艺简单应用广泛 壳式 结构复杂 用在小容量变压器和电炉变压器 绕组是变压器的电路部分 变压器绕组一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成 为便于制造 在电磁力作用下受力均匀以及机械性能良好 绕组线圈作成圈形 绕组的基本型式根据高低压绕组在铁芯柱上排列方式不同可分为同芯式和交叠式 同芯式铁芯式变压器常用 高压绕组和低压绕组均做成圆筒形 然后同芯地套在铁芯柱上 为便于绝缘 通常低压绕组在里面 高压绕组在外面 中间加绝缘纸筒绝缘 交叠式铁壳式变压器常用高压绕组和低压绕组各分若干个线饼 沿着铁芯柱高度交错地排列着 绝缘套管变压器绕组的引出线从油箱内穿过油箱盖必须经过绝缘套管 以使带电的引线和接地的油箱绝缘 油箱和变压器油油箱是油浸式变压器的外壳 变压器的器身置于油箱的内部 箱内注满变压器油 变压器油起冷却作用和绝缘作用 变压器油的主要指标是绝缘强度 粘度 酸价 凝固点 水溶性等 变压器的冷却装置为了保证变压器的正常运行 必须采用一定冷却方式将变压器产生的热量带走 常用的冷却介质是变压器油和空气两种 前者称为油浸式 后者称为干式 油浸式变压器又分为油浸自冷式 油浸风冷式和强迫油循环等三种 1 油浸自冷式是靠油的自然对流带走热量 通过油箱和油管的表面散发到周围的空气中 2 油浸风冷式在油浸自冷式的基础上 另加风扇给油箱和油管吹风 以加强散热作用 3 强迫油循环冷却用油泵将变压器中的热油抽到变压器外进行冷却 再送入变压器 变压器的原理 变压器的工作原理示意图 变压器是按照 动电生磁 动磁生电 的电磁感应原理制成的 下面我们通过变压器的空载运行 来分析变压器的工作原理 变压器的空载运行 下面我们以单相变压器为例 来分析变压器的空载运行 当变压器一次绕组接到电源电压上为U1 二次绕组侧开路的工作状态称为变压器空载运行 磁通分为两部分 主磁通流径闭合铁心 磁阻小 同时匝链了一次和二次绕组 并感应出电势与和 是变压器传递能量的主要媒介 一次绕组漏磁通 仅与一次绕组匝链 通过变压器油或空气形成闭路 磁阻大 不传递功率 感应电动势 若u1随时间按正弦规律变化 则 0也按正弦规律变化 设 瞬时值 有效值 电动势平衡方程式 U1 U2 E1 E2U1 U2 E1 E2 N1 N2 K 结论 K称为变压器的电压比 简称变比 它近似的等于变压次一 二次侧绕组的匝数比 因此 只要适当的改变变压器的一次 二次侧绕组的匝数 就可以达到改变电压的目的 当K 1时 U1 U20 变压器为降压变压器 当K 1时 U1 U20 变压器为升压变压器 电力变压器的特性参数 工作频率变压器铁芯损耗与频率关系很大 故应根据使用频率来设计和使用 这种频率称工作频率 我国电力系统的工频为50Hz 额定功率在规定的频率和电压下 变压器能长期工作 而不超过规定温升的输出功率 额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压 工作时不得大于规定值 空载电流变压器次级开路时 初级仍有一定的电流 这部分电流称为空载电流 空载电流由磁化电流 产生磁通 和铁损电流 由铁芯损耗引起 组成 空载损耗指变压器次级开路时 在初级测得功率损耗 主要损耗是铁芯损耗 其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗 铜损 这部分损耗很小 效率指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比 通常变压器的额定功率愈大 效率就愈高 绝缘电阻表示变压器各线圈之间 各线圈与铁芯之间的绝缘性能 绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能 温度高低和潮湿程度有关